一种防晃电直流24V电源系统的制作方法

一种防晃电直流24v电源系统
技术领域
1.本实用新型属于电子技术领域，具体的说，涉及一种防晃电直流24v电源系统。


背景技术：

2.晃电又称电压聚降、闪络，是指供电电压有效值瞬时跌落至标称值的10%-90%，在短时间内又恢复正常的现象。从所需供电设备端来看，把电力电网因雷击、短路或其他原因造成的电网短时电压波动或短时断电的晃电称为外因，把设备输送电装置产生的晃电称为内因。此处的输送电装置指的是从供电电源端到电气设备进线之间，由于设备行走或旋转需要使用到的换向或防止电缆缠绕的装置（例如滑触线、换向滑环等）。
3.对于外因，由于电网建设较为完善，产生晃电的几率很少。对于内因，输送电装置因安装质量、使用环境、维护不到位等因素影响，晃电将会高频度发生，且在实际生产中无法预测。以行车滑触线为例，如使用环境粉尘较大，长时间粉尘堆积在滑触线上，使滑块与滑触线直接到接触电阻变大，严重时形成开路产生晃电。晃电发生后，通过开关电源或线性稳压电源提供24v的控制电源也跟随发生晃电，在低于电气设备、器材最低工作电压时，将导致设备不能正常工作而停机，待晃电结束后，一些设备和装置重启时间较长，且重启后因控制系统复位而不能自动恢复到晃电前的运行状态，需人工操作才能转到正常运行。因此，晃电会造成非计划性停机，给设备造成损伤，给企业造成严重的经济损失。对于一些特殊危化品生产设备，停机会导致生产工艺产生超温、超压等较大不安全因素，且从停机后到恢复正常运行中间过程中，存在操作人员有没有及时发现、在不在岗位以及操作是否熟练等不可控因素，加大了安全事故发生的几率。
4.在防晃电问题解决过程中，出现一些新颖的解决办法，如中国专利申请号为（cn201520539105.4）的专利公开了一种抗晃电直流电源系统，通过在变频器直流500v侧加不间断直流电源方法，提高变频器的低电压跨越能力，对于行业应用有一定帮助，但其监测控制单元通过对变频器直流母线电压监测后再由plc对其第一igbt模块和第二igbt模块进行控制切换，存在问题有：从监测装置对变频器直流母线电压检测到最终igbt切换，中间环节多，可靠性降低；变频器属于高频干扰源，对变频器直流母线电压模拟量监测过程存在较大干扰，对电压检测精度有一定影响；由于plc工作原理是采用循环扫描完成后再输出刷新，存在一定的扫描周期，受编写程序的结构、大小以及硬件性能影响，扫描周期通常在2ms以上不定，以及受igbt开关频率响应的影响，不能做到0ms无缝切换。


技术实现要素：

5.为了克服背景技术中存在的问题，本实用新型提供了一种防晃电直流24v电源系统，在供电电压发生瞬间剧降（即出现晃电）时，仍能正常提供24v控制电源，能无缝的把支撑电源输出给设备控制系统使用，直到电网恢复正常供电，或在该装置提供支撑时间内，对供电中断有较大危害生产设备、工艺做出应急处置，降低安全风险。
6.为实现上述目的，本实用新型是通过如下技术方案实现的：
7.所述防晃电直流24v电源系统包括24v电源模块、电源监控模块、支撑电源、dc-dc稳压模块、开关模块、充电模块、防逆流模块i、防逆流模块ii和防逆流模块iii；所述24v电源模块、电源监控模块、充电模块的输入端连接在市电线路上；所述24v电源模块输出端经防逆流模块i串联后连接到dc-dc稳压模块输入端；所述支撑电源经防逆流模块iii和开关模块串联后连接到dc-dc稳压模块输入端；所述dc-dc稳压模块输出端连接到外部直流24v输出；所述充电模块输出端经防逆流模块ii串联后连接到支撑电源。
8.作为优选，所述防逆流模块ⅰ、防逆流模块ⅱ和防逆流模块ⅲ包括肖特基二极管。
9.作为优选，所述的24v电源模块为市电ac220或ac380v转换为dc24v的电源模块。
10.作为优选，所述的支撑电源为电池组，电压为24v。
11.作为优选，所述的电源监控模块由电压监控继电器、时间继电器组成。
12.作为优选，所述的开关模块包括直流接触器。
13.本实用新型的有益效果：
14.本实用新型通过设置三个防逆流模块，可实现24v电源模块与支撑电源之间无外部干预控制、无缝的完成切换，且实现了24v电源模块1、充电模块6、支撑电源3三个直流电源之间的相互隔离和稳定工作，有效防止晃电现象的发生，且肖特基二极管具有正向导通压降低的优点，在防逆流模块上消耗电能少，提高防晃电的精度，此外，24v电源模块与支撑电源之间的无缝切换，不产生输出电源中断，且切换过程无电压跳变，可降低dc-dc稳压模块动态响应的要求。
附图说明
15.图1是本实用新型的基本结构示意图；
16.图2是本实用新型的原理图；
17.图中，1-24v电源模块、2-电源监控模块、3-支撑电源、4
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dc-dc稳压模块、5-开关模块、6-充电模块、7-防逆流模块ⅰ；、8-防逆流模块ⅱ、9-防逆流模块iii。
具体实施方式
18.为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
19.如图1所示，所述的防晃电直流24v电源系统包括24v电源模块1、电源监控模块2、支撑电源3、dc-dc稳压模块4、开关模块5、防逆流模块和充电模块6。
20.24v电源模块1、电源监控模块2、充电模块6的输入端连接在市电线路上，24v电源模块1输出端与防逆流模块i 7串联后连接到dc-dc稳压模块4输入端，支撑电源3经防逆流模块iii 9和开关模块5串联后连接到dc-dc稳压模块4输入端，dc-dc稳压模块4输出端连接到外部直流24v输出，充电模块6输出经防逆流模块ii 8串联后连接到支撑电源3。
21.24v电源模块1为开关电源或线性稳压电源，用于将市电ac220或ac380v转换为dc24v的电源。
22.电源监控模块2包括电压监控继电器和时间继电器，用于监测外部市电输入的电压是否有效并对开关模块5进行控制。外部市电的电压是否有效的范围是根据所述24v电源模块1的允许市电输入电压范围决定。
23.dc-dc稳压模块4用于直流24v电压稳压后输出，用于解决支撑电源3中电池组输出电压变化范围较大不能满足供电设备高精度要求的问题。
24.防逆流模块共设置三个，其中，24v电源模块1与dc-dc稳压模块4之间的直流电源输送线路上设有防逆流模块ⅰ7；充电模块6与支撑电源3之间的连接线路上设有防逆流模块ⅱ8；支撑电源3与dc-dc稳压模块4之间直流电源输送线路上设有防逆流模块ⅲ9。三个防逆流模块均为开关频率高、压降低、额定电流大的肖特基二极管。通过设置这三个防逆流模块入端的电压，可实现24v电源模块1与支撑电源3之间无外部干预控制、无缝的完成切换，且实现了三个直流电源（24v电源模块1、充电模块6和支撑电源3）之间的相互隔离和稳定工作。由于24v电源模块1和支撑电源3的无缝切换，不产生输出电源中断，且切换过程无电压跳变，可降低dc-dc稳压模块4动态响应的要求。
25.本实用新型的工作过程：
26.本实用新型利用肖特基二极管的单向导电性，在24v电源模块1、充电模块6、支撑电源3三个直流电源之间设置防逆流模块，再依据支撑电源3最大输出的电压值分别对24v电源模块1和充电模块6的输出电压值进行调节，使24v电源模块1输出电压与支撑电源3的输出电压差值大于2倍的肖特基二极管正向压降、充电模块6的输出电压与支撑电源3的输出电压差值大于1倍肖特基二极管正向压降，实现24v电源模块1与支撑电源3之间无外部干预控制、无缝的完成切换，实现三个直流电源之间的相互隔离和稳定工作。支撑电源3中的蓄电池或锂电池输出电压从充满电到放电结束的电压变化范围较大，通常在8v以上，为达到所述防晃电直流24v电源系统输出电压波动
±
0.5v的精度要求，加入具有自动升降压、稳压功能的所述dc-dc稳压模块4。
27.本实用新型在在实际工作中存在以下四种工况：1）供电设备上电准备投入运行时，防晃电直流24v电源系统的启动；2）供电设备供电正常时的运行；3）发生晃电时，24v电源模块1和支撑电源3的供电切换；4）供电设备正常停机后切断电源时，防晃电直流24v电源系统的关闭。各工况下工作过程如下：
28.工况1）中，24v电源模块1开始输出24v直流电源，经防逆流模块ⅰ7、dc-dc稳压模块4稳压后到输出端，为所需供电设备提供24v直流电源。在电源监控模块2监测到外部输入市电电压有效后，控制开关模块5合闸，为支撑电源3做好投入工作的准备，开关模块5的分合闸速度没有要求。
29.工况2）中，充电模块6为支撑电源3进行充电，以确保支撑电源3在发生晃电时有电能输出。24v电源模块1输出电压比支撑电源3输出电压高0.6v，防逆流模块ⅲ9处于反向截止关断状态，支撑电源3没能向输出端输出电流，也不能反向流入24v电源模块1。
30.24v电源模块1输出电压比充电模块6输出电压高0.3v，防逆流模块ⅱ8和防逆流模块ⅲ9处于反向截止关断状态，充电模块6没能向输出端输出电流，也不能反向流入24v电源模块1。
31.工况3）中，发生晃电时，24v电源模块1输出电压开始下降，当降低0.6v幅值与支撑电源3电压相等时，防逆流模块ⅲ9处于由截止到导通的临界状态。
32.24v电源模块1输出电压继续下降，当小于支撑电源0.6v幅值时，防逆流模块ⅰ7反向截止关断、防逆流模块ⅲ9正向导通，此时输出端只有支撑电源3提供电能，支撑电源3不会反向流入24v电源模块1。
33.充电模块6与24v电源模块1一样因外部电源电压降低，其输出电压开始降低，当小于支撑电源30.3v幅值时，防逆流模块ⅱ8处于反向截止关断状态，支撑电源3不会反向流入充电模块6。
34.从晃电开始，电源监控模块ii中的计时器开始启动计时，当晃电从发生到结束所用时间小于计时器设定时间时，防晃电直流24v电源系统转入工况2）状态继续输出24v直流电源。
35.工况4）中，当所需供电设备正常停机后切断电源时，因供电的中断，防晃电直流24v电源系统转入工况3）状态，继续输出24v电源。
36.电源监控模块ii中的计时器从断电开始启动计时，当断电时间大于计时器设定时间后，电源监控模块ii给开关模块5发分闸指令，切断支撑电源3的输出，避免支撑电源3过放电导致内部电池组损伤，防晃电直流24v电源系统转入停机状态。
37.最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。